Krok k supravodivosti za pokojové teploty: Vědci rozluštili záhadu „magického“ grafenu

Vědci z Národního grafenového institutu na Manchesterské univerzitě dosáhli významného pokroku v pochopení kvantových materiálů. Podařilo se jim zcela potlačit supravodivost v takzvaném grafenu s magickým úhlem tím, že odstínili interakce mezi elektrony.

Vědci z Národního grafenového institutu na Manchesterské univerzitě dosáhli významného pokroku v pochopení kvantových materiálů. Podařilo se jim zcela potlačit supravodivost v takzvaném grafenu s magickým úhlem tím, že odstínili interakce mezi elektrony. Tento experiment poskytuje dosud nejsilnější důkaz, že za neobvyklé chování tohoto materiálu mohou právě vzájemné vztahy mezi elektrony, nikoliv vibrace atomové mřížky, jak se část vědecké komunity dříve domnívala.

Grafen s magickým úhlem vzniká vrstvením dvou plátů grafenu, které jsou vůči sobě pootočeny o přesně 1,1 stupně. Tato specifická konfigurace z něj činí jeden z nejvíce zkoumaných materiálů posledního desetiletí, protože vykazuje unikátní fyzikální vlastnosti. Až dosud však nebylo jasné, co přesně v tomto systému způsobuje supravodivost – tedy stav, kdy materiál vede elektrický proud bez jakéhokoli odporu.

K vyřešení této hádanky vyvinul mezinárodní tým výzkumníků speciální zařízení. To se skládá ze dvou dvojvrstev grafenu oddělených vzdáleností menší než jeden nanometr, přičemž obě vrstvy zůstávají elektronicky oddělené. Tento design umožnil vědcům efektivně ovládat takzvané Coulombovo stínění a přímo testovat, jak supravodivost reaguje na oslabení elektronových interakcí. Výsledek byl jednoznačný: po zapnutí stínění supravodivost zcela zmizela.

Tento objev otevírá nové možnosti pro pochopení mechanismů supravodivosti i u jiných materiálů, včetně vysokoteplotních supravodičů. Přestože se experimenty provádějí při extrémně nízkých teplotách, kdy i helium zkapalní, pochopení základních principů je nezbytné pro budoucí vývoj materiálů schopných fungovat za běžných podmínek.

Profesor Sir Andre Geim, nositel Nobelovy ceny a spoluautor studie, zdůraznil, že cílem je dosáhnout supravodivosti za pokojové teploty, což by zásadně změnilo komerční využití technologií. I když je tento objev jen jedním z mnoha kroků na dlouhé cestě, pomáhá přesně definovat mechanismy, které tento pozoruhodný jev umožňují. Jak dodal profesor Geim, Řím také nebyl postaven za den, ale každý takový poznatek nás posouvá blíže k revoluci v energetice a elektronice.